(57)【要約】【課題】  系中に含まれる有機物の反応を促進する反応促進装置、及び系中に含まれる有機物を分解して迅速にその濃度を低減させる有機物濃度低減装置を提供すること。【解決手段】  要処理流体中に存在する物質を分解する反応器と、前記反応器から生成する処理済み流体を濃縮する濃縮貯留槽と、この濃縮貯留槽で濃縮された濃縮流体を前記反応器に返戻する流体循環路とを備えて成ることを特徴とする反応促進装置であり、前記反応促進装置と、前記反応促進装置における濃縮貯留槽から除去された溶媒を貯留する溶媒貯留槽と、前記反応器で生成する処理済み液及び／又は前記濃縮貯留槽で濃縮された濃縮液を前記溶媒貯留槽内の溶媒で希釈する希釈槽とを備えて成ることを特徴とする有機物濃度低減装置。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
要処理流体中に存在する物質を分解する反応器と、
前記反応器から生成する処理済み流体を濃縮する濃縮貯留槽と、
この濃縮貯留槽で濃縮された濃縮流体を前記反応器に返戻する流体循環路と、
を備えて成ることを特徴とする反応促進装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の要処理流体が請求項１に記載の物質として有機物を含有する要処理液であり、処理済み流体が処理済み液である場合の前記請求項１に記載の反応促進装置と、
前記反応促進装置における濃縮貯留槽から除去された溶媒を貯留する溶媒貯留槽と、
前記反応器で生成する処理済み液及び／又は前記濃縮貯留槽で濃縮された濃縮液を前記溶媒貯留槽内の溶媒で希釈する希釈槽とを備えて成ることを特徴とする有機物濃度低減装置。
【請求項３】
前記請求項１に記載の要処理流体が請求項１に記載の物質として有機物を含有する要処理液であり、処理済み流体が処理済み液である場合の前記請求項１に記載の反応促進装置と、
前記反応促進装置における濃縮貯留槽から除去された溶媒を貯留する溶媒貯留槽と、
前記反応器で生成する処理済み液又は前記濃縮貯留槽で濃縮された濃縮液を前記溶媒貯留槽内の溶媒で希釈する希釈槽と、
前記反応促進装置における前記濃縮貯留槽における濃縮液又は前記反応器から導出される処理済み液における有機物濃度が閾値に達すると、前記濃縮貯留槽から抜き出した濃縮液及び／又は前記反応器から抜き出した処理済み液と溶媒貯留槽に貯留されている溶媒とを混合するように、前記濃縮貯留槽又は反応器と溶媒貯留槽との液抜き出し操作を制御する制御手段と、
を備えて成ることを特徴とする有機物濃度低減装置。
【請求項４】
供給される要処理液中に存在する有機物を分解する前段反応器、及びこの前段反応器で生成した処理済み液を貯留し、処理済み液から溶媒を除去する前段濃縮貯留槽を備える前段濃縮装置と、
前段濃縮貯留槽から供給される被処理液中に存在する有機物を分解する後段反応器、及びこの後段反応器で生成した処理済み液を貯留し、処理済み液から溶媒を除去する後段濃縮貯留槽を備える後段濃縮装置と、
前記後段濃縮装置を前段濃縮装置とする複数の後段濃縮装置とを備えて成ることを特徴とする反応促進装置。
【請求項５】
前記請求項４に記載の反応促進装置と、
各段の濃縮装置における濃縮貯留槽から除去された溶媒を貯留する各段毎の溶媒貯留槽と、最終段の濃縮装置における濃縮貯留槽に存在する濃縮された被処理液及び／又は最終段の濃縮装置における反応器で生成する反応生成液を、全ての段における溶媒貯留槽に貯留された所望量の溶媒で希釈する希釈槽とを備えて成ることを特徴とする有機物濃度低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、反応促進装置、及び有機物濃度低減装置に関し、更に詳しくは、系中に含まれる有機物の反応を促進する反応促進装置、及び系中に含まれる有機物を分解して迅速にその濃度を低減させる有機物濃度低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、原料Ａが分解して反応生成物Ｂ及びＣと成る分解反応等の化学反応における反応速度は、一般に、原料Ａの濃度に比例する。したがって、反応系における原料Ａ即ち反応物Ａの濃度が、反応の進行と共に低下すると、反応速度が低下してしまい、反応物Ａが完全に分解する迄にきわめて長い時間がかかることになる。
【０００３】
ところで、工場及び家庭等から排出される廃水をそのまま河川に放流することは環境破壊の観点から許されず、一定の生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）又は化学的酸素要求量（ＣＯＤ）に成るように廃水中に含まれる有機物の量を低減してからでないと、その廃水を河川に放流することができないことに成っている。
【０００４】
廃水のＢＯＤ又はＣＯＤを要求値にするための一つの方法は、その廃水を大量の水で希釈することである。しかし、この方法は大量の水を必要とするので現実的ではなく、当然に工業的な手法ではない。
【０００５】
廃水のＢＯＤ又はＣＯＤを要求値にするための他の方法は、廃水中の有機物を分解してその濃度を低減させることである。しかしながら、廃水中の有機物の分解に際しては、前述したように、分解反応の進行と共に廃水中の有機物の濃度が低減するので分解反応を円滑かつ迅速に進行させることができなくなるという問題がある。
【０００６】
一般に、廃水処理に関する背景技術として、廃水又は被処理液を光触媒の存在下に処理する方法として、特開平１−１１９３９４号公報、特開平１−２９３８７６号公報、特開平４−３７１２３３号公報、特開平６−１８２３６３号公報、特開平８−１１６７号公報、特開平９−１０７９７号公報、特開平９−１０７９９号公報、特開平９−７５７４６号公報、特開平９−１７４０９６号公報、特開平９−５７２７９号公報、特開平９−１２２６４０号公報、特開平９−１４１２５５号公報、特開平９−２３４２３７号公報、特開平９−２６７０９１号公報、特開平１０−１５１３５４号公報、特開平１０−１５１４５１号公報、特開平１０−１８０２６９号公報、特開平１１−１２８７５１号公報、特開平１１−１３８１５４号公報、特開２０００−２１０６５９号公報、特開２００１−２９９４４号公報、特開２００１−２５９６２０号公報、特開２００２−１４３８７２号公報、特開２００２−１６３６６７号公報、及び特開２００２−３２０６６４号公報等に記載された発明がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の目的は、分解反応等の化学反応を円滑に進行可能な化学反応促進装置を提供することであり、また、河川等に放流可能な濃度に廃液中の含有有機物量を低減させることのできる有機物濃度低減装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、請求項１は、
要処理流体中に存在する物質を分解する反応器と、
前記反応器から生成する処理済み流体を濃縮する濃縮貯留槽と、
この濃縮貯留槽で濃縮された濃縮流体を前記反応器に返戻する流体循環路と、
を備えて成ることを特徴とする反応促進装置であり、
請求項２は、
前記請求項１に記載の要処理流体が請求項１に記載の物質として有機物を含有する要処理液であり、処理済み流体が処理済み液である場合の前記請求項１に記載の反応促進装置と、
前記反応促進装置における濃縮貯留槽から除去された溶媒を貯留する溶媒貯留槽と、
前記反応器で生成する処理済み液及び／又は前記濃縮貯留槽で濃縮された濃縮液を前記溶媒貯留槽内の溶媒で希釈する希釈槽とを備えて成ることを特徴とする有機物濃度低減装置であり、
請求項３は、
前記請求項１に記載の要処理流体が請求項１に記載の物質として有機物を含有する要処理液であり、処理済み流体が処理済み液である場合の前記請求項１に記載の反応促進装置と、
前記反応促進装置における濃縮貯留槽から除去された溶媒を貯留する溶媒貯留槽と、
前記反応器で生成する処理済み液又は前記濃縮貯留槽で濃縮された濃縮液を前記溶媒貯留槽内の溶媒で希釈する希釈槽と、
前記反応促進装置における前記濃縮貯留槽における濃縮液又は前記反応器から導出される処理済み液における有機物濃度が閾値に達すると、前記濃縮貯留槽から抜き出した濃縮液及び／又は前記反応器から抜き出した処理済み液と溶媒貯留槽に貯留されている溶媒とを混合するように、前記濃縮貯留槽又は反応器と溶媒貯留槽との液抜き出し操作を制御する制御手段と、
を備えて成ることを特徴とする有機物濃度低減装置であり、
請求項４は、
供給される要処理液中に存在する有機物を分解する前段反応器、及びこの前段反応器で生成した処理済み液を貯留し、処理済み液から溶媒を除去する前段濃縮貯留槽を備える前段濃縮装置と、
前段濃縮貯留槽から供給される被処理液中に存在する有機物を分解する後段反応器、及びこの後段反応器で生成した処理済み液を貯留し、処理済み液から溶媒を除去する後段濃縮貯留槽を備える後段濃縮装置と、
前記後段濃縮装置を前段濃縮装置とする複数の後段濃縮装置とを備えて成ることを特徴とする反応促進装置であり、
請求項５は、
前記請求項４に記載の反応促進装置と、
各段の濃縮装置における濃縮貯留槽から除去された溶媒を貯留する各段毎の溶媒貯留槽と、最終段の濃縮装置における濃縮貯留槽に存在する濃縮された被処理液及び／又は最終段の濃縮装置における反応器で生成する反応生成液を、全ての段における溶媒貯留槽に貯留された所望量の溶媒で希釈する希釈槽とを備えて成ることを特徴とする有機物濃度低減装置である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によると、分解反応等の化学反応を円滑に進行可能な化学反応促進装置を提供することができ、また、河川等に放流可能な濃度に廃液中の含有有機物量を低減させることのできる有機物濃度低減装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明につき、この発明の一実施例を参照しつつ説明する。
【００１１】
＜反応促進装置／その１＞
図１は反応促進装置を示す概略説明図である。図１に示されるように、反応促進装置１は、濃縮貯留槽２と、反応器３と、液循環手段４とを備える。
【００１２】
この濃縮貯留槽２は、要処理流体を貯留し、かつ濃縮するように形成される。更に言うと、要処理流体の一例であるところの、工場、家庭、研究施設等の各種施設から排出される廃液を貯留し、前記反応器３で生成する処理済み液を貯留し、廃液及び処理済み液を含む貯留液の溶媒を蒸発させて貯留液を濃縮することができるように、形成される。
【００１３】
具体的には、この濃縮貯留槽２は、廃液発生源からこの濃縮貯留槽２に廃液を供給する廃液供給路５を結合し、この濃縮貯留槽２内に貯留される液を濃縮する濃縮手段６と、貯留槽２内の液を反応器３に移送する第１移送流路８を結合し、反応器３から排出される処理済み液を濃縮貯留槽２内に移送する第２移送流路９を結合する。前記濃縮手段６は、物質移動の原理を採用する濃縮装置であり、図１に示されるように、濃縮貯留槽２と、この濃縮貯留槽２内に存在する液を加熱する加熱手段５０と、この濃縮貯留槽２内の気体を排出可能とするように前記濃縮貯留槽２に結合された配管５１と、この配管５１の他端を結合する溶媒貯留槽５２と、この溶媒貯留槽５２に前記配管５１を通じて供給される溶媒蒸気を冷却して凝結させる冷却手段５３とを備え、前記加熱手段５０によって濃縮貯留槽２内の液体を加熱することにより、濃縮貯留槽２内の液体から溶媒を蒸発させ、蒸発した蒸気を配管５１を通じて溶媒貯留槽５２に蒸気を導入し、導入された蒸気を冷却手段５３により凝結させて溶媒貯留槽５２に溶媒を貯留するように、形成される。このような物質移動の原理に基づく濃縮手段は、加熱手段及び冷却手段を設けるだけで溶媒が一方の貯留槽から他方の貯留槽に移動するので、ポンプ等の強制物質移動手段を不要として装置構成が簡単である。なお、この第１移送流路８には、図示しない開閉弁及び図示しないポンプが介装されている。
【００１４】
なお、この実施態様においては、濃縮貯留槽２は、この反応促進装置１の初期状態つまり運転開始時においては、廃液発生源から発生する廃液を一旦貯留する機能を発揮し、運転開始後においては、廃液発生源から発生する廃液と反応器３から生成する処理済み液とを混合状態で貯留する機能と濃縮貯留槽２内の液を濃縮する機能とを発揮する。したがって、この濃縮貯留槽２内の液体に着目すると、その液体が廃液そのものであることがあり、また、その液体は、濃縮貯留槽２への廃液の供給を停止した後においては廃液と処理済み液との混合物であり、時間が経過した後には処理済み液そのものであることもある。この発明においては、時間の経過と共に濃縮貯留槽２内に貯留される液体の性質に関わりなく、濃縮貯留槽２内に貯留される液体を単に液と称することがある。また、この実施態様においては、要処理流体を廃液と称することができ、また反応器３により生成する処理済み液を反応生成液と称することもできる。
【００１５】
この濃縮貯留槽２は、内部の液量を検出する液面計１０を備える。この液面計１０は、内部の最大液量を検出する最大液量検出器１０Ａと内部の最小液量を検出する最小液量検出器１０Ｂとを有する。
【００１６】
この液面計１０は、この反応促進装置１を手動で運転するために、目視により液面をこの濃縮貯留槽２の外部から確認することができる計器であってもよいが、この反応促進装置１を自動制御するために、液面を検出する機能と、検出した液面に関するデータを制御手段１１に出力するデータ出力機能とを有する計器であっても良い。
【００１７】
この濃縮貯留槽２は、内部に貯留される液における有機物特に特定の有機化合物の濃度を測定する濃度センサー２１を有する。
【００１８】
この濃度センサー２１は、この反応促進装置１を手動で運転するために、目視により有機物の濃度をこの濃縮貯留槽２の外部から確認することができる計器であってもよく、またこの反応促進装置１を自動運転するために、濃縮貯留槽２内に貯留される液における有機物の濃度測定する機能と、この濃度センサー２１から出力される濃度データを制御手段１１に出力するデータ出力機能とを有する計器であっても良い。
【００１９】
このように、この実施態様においては、濃縮貯留槽２内に存在する液を濃縮する濃縮手段が、物質移動の原理を採用するが、図３に示されるように、この溶媒貯留槽５２内の気体を排出可能とするように前記溶媒貯留槽５２に結合された配管７と、この配管７に結合された排気ポンプ１２とを有して成り、前記排気ポンプ１２の駆動により濃縮貯留槽２及び溶媒貯留槽５２の内部を共に減圧にすることにより、濃縮貯留槽２内に存在する液から溶媒を蒸発除去するように形成しても良い。また、加熱手段５０としては、例えば太陽熱により加熱された温水を流通させる温水流通手段、工場等の施設で生じる廃熱により加熱された温水を流通させる温水流通手段、低温度の熱源、又は自然エネルギー利用の熱源等であっても良い。
【００２０】
図１に示される反応促進装置１に関し、反応器３は、液を流通させる液流通路と、光触媒と、光照射装置とを備える。更に具体的に言うと、図２に示されるように、この反応器３は、外側筒体１３と、この外側筒体１３の中心軸と同芯になるようにこの外側筒体１３の内部に挿入配置された透明部材製の内側筒体１４と、この外側筒体１３と内側筒体１４とで形成される水平断面が環状をなす筒状の空間内に充填された光触媒１５と、前記内側筒体１４の内部に配置された光照射手段１６と、外側筒体１３と内側筒体１４とで形成される光触媒充填空間１７に、濃縮貯留槽２から移送されてくる液を導入する液導入口１８と、前記光触媒充填空間１７を通過した液を排出する液導出口１９とを備えて成る。
【００２１】
前記光触媒としては、例えば、特開平１−１１９３９４号公報の特許請求の範囲第３項に記載の特定元素のいずれか、又はその化合物、又は合金、又は酸化物より選ばれた一種又は二種以上の複合体より成る光触媒を挙げることができ、また、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化銀等の光媒、また、二酸化チタン、酸化亜鉛、三酸化タングステン等の触媒の表面に金、白金、パラジウム、及び三酸化鉄から選択される少なくとも一種の金属を担持させて成る光触媒等を挙げることができる。これら各種の光触媒の中でも二酸化チタンが好適である。
【００２２】
これら光触媒は、セラミック、及び合成樹脂等の担体に担持させることもできる。
【００２３】
前記光照射手段１６としては、光触媒を活性化することのできる光を照射することができるランプであればよく、光触媒の種類に応じて例えば紫外線を放射する放電ランプ、高圧水銀灯、キセノンランプ、及びブラックライト等を挙げることができる。
【００２４】
以上に説明した反応器は一例であり、濃縮貯留槽から送り込まれてくる被処理液中の有機物を前記光触媒により分解することができるように、被処理液と光触媒とが接触し、光触媒に光照射することができるように形成される限り、各種の形態を取り得ることは、言うまでもない。また、図３に示されるような反応器３は、例えば宇部興産株式会社製造の「光触媒ユニット」などの市販品にて形成することができる。
【００２５】
液導入口１８から導入される液の導入速度は、この反応器３の規模に応じて、また前記光照射手段１６による光照射例えば紫外線照射を受けて光触媒により液中の有機物が分解される速度等に応じて適宜に決定される。
【００２６】
図１に示されるように、液循環手段４は、濃縮貯留槽２から反応器３に要処理液を送り込み、反応器３から導出される処理済み液を濃縮貯留槽２に送り込む手段であり、具体的には、濃縮貯留槽２から反応器３に要処理液を送り込む流路、反応器３から導出される処理済み液を濃縮貯留槽２に戻す流路、及び流路内で液を強制的に進行させるポンプを備えてなり、具体的には、濃縮貯留槽２に存在する液を反応器３に移送する第１移送流路８と、第１移送流路８に介装されたポンプ（図示せず。）と、反応器３から導出される処理済み液を濃縮貯留槽２に移送する第２移送流路９とを備える。液循環手段４につき、反応器３に液が流入し、反応器３から液が導出して再びこの反応器３に液が流入するという液が循環する経路という観点からすると、濃縮貯留槽２もまた液循環手段４における一要素と見ることができる。
【００２７】
なお、図１において２０で示すのは、三方切替弁であり、第２移送流路９である流路を排出流路２２に切り替えることができる弁である。
【００２８】
図１に示されるように、制御手段１１は、濃縮貯留槽２内へ廃液を供給する際の廃液供給制御、濃縮貯留槽２内の液量に応じた液循環手段４の運転制御、及び反応器３における運転制御等を行う。具体的には、この制御手段１１は、最小液量検出器１０Ｂにより濃縮貯留槽２内の液量が最小であることを検知すると、第１移送流路８内のポンプが駆動停止していることを条件に、廃液供給路５中に介装されている開閉弁（図示せず。）に制御指令信号を出力してこの開閉弁を開放状態にすることにより、濃縮貯留槽２内に廃液を供給し、最大液量検出器１０Ａが液量を検出したことを示す検知信号を入力して廃液供給路５中に介装されている開閉弁に制御指令信号を出力してこの開閉弁を閉鎖状態にし、第１移送流路８に介装されているポンプに制御指令信号を出力することにより濃縮貯留槽２から反応器３に液の移送を可能にし、三方切替弁２０を駆動して排出流路２２に対してこれを閉鎖状態にし、制御指令信号を出力することにより加熱手段５０及び冷却手段５３を駆動して濃縮貯留槽２内の液における溶媒を蒸発除去するように制御する。
【００２９】
なお、図１において、１１Ａで示すのは、出力手段であり、例えばＣＲＴ画面を有する画像表示装置である。なお、この出力手段１１は前記画像表示装置のみならず、ＸＹプロッターであっても良い。
【００３０】
以上構成の反応促進装置１の作用について、以下に説明する。まず。廃液供給路５を濃縮貯留槽２内に供給する。制御手段１１は、廃液供給路５中に介装されている図示しない開閉弁を動作させて開放状態（流通状態）にする。このとき、第１移送流路８における開閉弁を閉鎖状態にし、また第１移送流路８中に介在するポンプの駆動を停止しておく。廃液供給路５を通じて濃縮貯留槽２に廃液が供給される。濃縮貯留槽２に供給された廃液が最大液量検出器１０Ａにより検知されると、廃液供給路５に介装される開閉弁（図示せず。）を制御手段１１により遠隔操作して廃液供給路５における廃液の流通を遮断し、濃縮貯留槽２内への廃液の供給をストップする。なお、廃液を濃縮貯留槽２内に供給するときには、第１移送流路８における開閉弁（図示せず。）を閉状態にしておく。
【００３１】
濃縮貯留槽２内における廃液が最大液量に達すると、制御手段１１から出力される制御指令信号により、排出流路２２側が閉状態となるように三方切替弁２０の動作を継続し、第１移送流路８における図示しない開閉弁を開状態にする。そして第１移送流路８に介装されているポンプを制御手段１１から出力される制御指令信号により駆動する。図示しないポンプが駆動することにより、濃縮貯留槽２内の廃液が第１移送流路８を経由して反応器３に至る。反応器３においては、図２に示されるように、制御手段１１による指令信号により作動する光照射手段１６から光例えば紫外線が光触媒１５に照射され、これによって光触媒が活性化される。活性化された光触媒の間を、第１移送流路８を通じて送られて来た廃液が流通する。光触媒により廃液中の有機物が分解され、例えば炭酸ガスと水とになる。なお、この反応器３内を液が一定の流速で流通し、また、光触媒による有機物の分解速度も一定であるから、反応器３の液導出口１９から導出される液においては、有機物が完全に分解されていない。つまり、液導出口１９から導出される液は、未分解の有機物を含有する。
【００３２】
液導出口１９から導出された反応生成液は、第２移送流路９を通じて濃縮貯留槽２に戻される。このようにして濃縮貯留槽２内の廃液は、第１移送流路８を通って反応器３に至り、反応器３で廃液中に存在する有機物の分解反応が進行し、得られる反応生成液が反応器３の液導出口１９から第２移送流路９に流出し、第２移送流路９を通じて濃縮貯留槽２に戻される。つまり、液が、濃縮貯留槽２、第１移送流路８、反応器３、及び第２移送流路９により形成される液循環流路を、循環流通することになる。
【００３３】
濃縮貯留槽２から反応器３への廃液の移送を開始してから所定の時間が経過すると、廃液中に存在する有機物の濃度が低減していく。したがって、前記液循環流路内を流通する液の全容積が一定であるならば、有機物の濃度の低減により廃液中に存在する有機物の分解速度が低下する。そこで、この例においては、例えば濃縮貯留槽２内の廃液を反応器３に移送し始めると同時に、制御手段１１からの指令信号により加熱手段５０及び冷却手段５３を駆動することによって濃縮貯留槽２内に存在する廃液における溶媒例えば水を蒸発させ、蒸発した溶媒蒸気を溶媒貯留槽５２内の冷却手段５３により凝結させて液化し、液体である溶媒を溶媒貯留槽５２内に貯留する。水の蒸発により濃縮貯留槽２内に存在する廃液の容積が減少する。つまり、濃縮貯留槽２内に存在する廃液の容積を、溶媒例えば水の蒸発により減少させつつ、液循環流路内で液を循環させる。そうすると、反応器３に供給される廃液における有機物の濃度が若干低下することはあっても極端に低下することがなく、反応器３における分解反応速度が大幅に低下することがなく、円滑に且つ迅速に分解反応が進行する。
【００３４】
なお、濃縮手段は濃縮貯留槽に貯留される液の濃度を向上させる機能を有すれば良いのであるから、濃縮手段として、図１における加熱手段５０と、配管５１と、溶媒貯留槽５２と、冷却手段５３とを備えて成る濃縮手段に付加して、図３に示されるような、排気路７及び排気ポンプ１２から成る濃縮手段６’を採用することもでき、その場合においては、上記の作用がより一層促進される。
【００３５】
濃縮貯留槽２内に存在する液から溶媒例えば水を蒸発除去させていくと、濃縮貯留槽２内の液面が低下していく。液面が低下して最小液量検出器１０Ｂが液面を検出すると、その最小液量検出器１０Ｂから出力される検出信号が制御手段１１に入力される。そうすると、制御手段１１は、第１移送流路８における図示しない開閉弁を閉鎖状態にし、廃液供給路５における図示しない開閉弁を開放状態にし、廃液供給路５を通じて廃液を濃縮貯留槽２内に供給する。
【００３６】
そして、当初のように、第１移送流路８における図示しない開閉弁を開放状態にし、廃液供給路５における図示しない開閉弁を閉鎖状態にし、濃縮貯留槽２内の液から溶媒を蒸発させつつ、第１移送流路８における図示しないポンプを駆動することにより、液循環流路内で液を循環させ、反応器３にて循環する液中に存在する有機物の分解反応を行う。
【００３７】
以上の作用は、図１及び図２に示される反応促進装置１における一例である。この発明の目的を阻害しない限り他の操作を行うことができる。
【００３８】
例えば、液循環流路で液を循環させつつ反応器３で液中の有機物を分解する操作と同時に濃縮貯留槽２内の液中の溶媒を蒸発除去する代わりに、(1)液循環流路で液を循環させつつ反応器３で液中の有機物を分解する操作を継続し、(2)濃度センサー２１により濃縮貯留槽２内の液における有機物の濃度が所定の濃度に低下したことが検知されると、液循環流路で液を循環させつつ、又は液循環流路での液循環を停止した上で、濃縮手段６により濃縮貯留槽２内の液における溶媒例えば水を蒸発させ、これにより濃縮貯留槽２内の液の容積を減少させ、(3)液の容積を減少させて行った結果、最小液量検出器１０Ｂが濃縮貯留槽２内の液量を検出すると、濃縮手段６の駆動を停止し、液循環流路で液を循環させつつ、又は液循環流路での液循環を停止した状態で、廃液供給路５から廃液を濃縮貯留槽２内に供給し、(4)最大液量検出器１０Ｂが液量を検出すると、前記(1)の動作を開始するという操作を、行うこともできる。
【００３９】
また、この反応促進装置は、上記した制御手段を採用せずに手動で運転することもできる。例えば前記液面計１０として、この濃縮貯留槽２内に貯留される液の液面を直接に目視可能な液面計を採用し、各流路に配設されている開閉弁及び三方切替弁２０を手動切替弁にし、排気ポンプ及び第１移送流路８中に設けられるポンプを手動運転可能なポンプにすることにより、この反応促進装置を手動で運転することができるようになる。
【００４０】
何れの操作を行うにせよ、濃縮貯留槽２内の液における有機物の濃度が濃度センサー２１によって所定の濃度であると検出されると、三方切替弁２０を切り替えて、反応器３の液導出口１９から排出される反応生成液を排出路２２から系外に排出する。
【００４１】
＜有機物濃度低減装置／その１＞
図４にこの発明の一例である有機物濃度低減装置の概略を示す。なお、図１に示される部材と同じ部材又は同じ機能を有する部材については、図１における符号と同じ符号をもってその部材を示すことにする。
【００４２】
図４に示される有機物濃度低減装置３０は、前記反応促進装置１と、希釈槽３２とを備える。
【００４３】
前記溶媒貯留槽５２は、前記反応器３で生成する反応生成液を前記溶媒貯留槽５２内の溶媒で希釈する槽である。前記溶媒貯留槽５２と前記希釈槽３２とは配管３３で結合される。この配管３３の途中には開閉弁３４が介装される。前記希釈槽３２には、排出流路２２が結合されて三方切替弁２０から濃縮液が導入され、また放出路３５が結合されて希釈液が排出されるようになっている。
【００４４】
なお、図４に示される反応促進装置１と図１に示される反応促進装置１とが相違するところは、図４に示される反応促進装置１においては、制御手段１１の制御機能が増設されていることである。
【００４５】
この有機物濃度低減装置３０は、以下のように作用する。
【００４６】
先ず、制御手段１１の制御指令信号により、第１移送流路８における図示しない開閉弁を閉鎖状態にし、廃液供給路５から濃縮貯留槽２内に廃液を供給する。
【００４７】
濃縮貯留槽２内に供給された廃液の液面を最大液量検出器１０Ａが検出すると、最大液量検出器１０Ａから出力される検出信号を入力する制御手段１１は、制御指令信号を出力することにより廃液供給路５における図示しない開閉弁を閉鎖状態にすると共に第１移送流路８における図示しない開閉弁を開放状態に切り替える。制御手段１１から出力される制御指令信号により第１移送流路８内のポンプを駆動することによって、濃縮貯留槽２内の廃液を、第１移送流路８を通して、反応器３に移送する。反応器３に移送された廃液に含有される有機物は、光触媒により分解される。未分解の有機物を含有する反応生成液が、反応器３における液導出路１９（図２参照）から第２移送流路９に導出されていく。第２移送流路９に導出された反応生成液は、三方切替弁２０を経由して濃縮貯留槽２に戻る。
【００４８】
前述したように、濃縮貯留槽２、第１移送流路８、反応器３、及び第２移送流路９からなる液循環流路で液を循環させると、反応器３で液中の有機物が分解されていくので液循環流路における液中の有機物濃度が低下して行く。有機物濃度は、濃度センサー２１によりモニターされ、制御手段１１に有機物濃度データが出力される。
【００４９】
一方、制御手段１１は、図５に示されるように、メモリー１１Ａ、演算部１１Ｂ及び制御部１１Ｃを有する。メモリー１１Ａには、反応器３に装填された特定の光触媒例えば二酸化チタンにより特定の有機物例えばブドウ糖が光分解されるときの有機物濃度と反応速度との対応テーブルが記憶され、この対応テーブルから、図６に示されるような、有機物濃度と反応速度との相関グラフが作成され、この相関グラフが表示手段例えばＣＲＴ画面に表示可能に成っている。演算部１１Ｂは、最大液量検出器１０Ａ及び最小液量検出器１０Ｂから出力される濃縮貯留槽２内の液量に関するデータ、濃度センサー２１から出力される濃縮貯留槽２内の液に含まれる有機物の濃度に関するデータを入力し、前記メモリー１１Ａに格納されている相関グラフに、入力した有機物濃度を当てはめて反応速度を決定する。この演算部１１Ｂで決定された反応速度が所定の閾値を下回っていると演算部１１Ｂが判断すると、制御部１１Ｃからこの有機物濃度低減装置３０における各部に制御指令信号が出力される。
【００５０】
この場合、液循環流路における液の循環を停止してから、前記加熱手段５０及び冷却手段５３を駆動するようにしてもよく、或いは、液循環流路における液の循環を継続しつつ前記加熱手段５０及び冷却手段５３を駆動するようにしてもよい。以下の説明においては、液循環流路における液の循環と加熱手段５０及び冷却手段５３の駆動とを共に動作している場合とする。
【００５１】
前記加熱手段５０及び冷却手段５３を駆動すると、濃縮貯留槽２のタンク６内の液中の溶媒例えば水が蒸発する。蒸発した溶媒は配管５１を通じて溶媒貯留槽５２に至る。溶媒貯留槽５２に導入された溶媒蒸気は冷却手段５３により凝結して液化する。この液化により濃縮貯留槽２内における溶媒蒸気圧が低下し、濃縮貯留槽２内の液中の溶媒が更に蒸発する。このような現象が継続することにより、濃縮貯留槽２内の液中の溶媒が、溶媒貯留槽５２に移動する。言うまでもなく、配管３３に介装されている開閉弁３４は閉鎖状態に成っている。
【００５２】
濃縮貯留槽２内に存在する液中の溶媒が蒸発除去されると、廃液供給路５から濃縮貯留槽２内に廃液が供給されていないので、液循環流路内を流通する液の容積が徐々に減少し、液中の有機物濃度が上昇する。
【００５３】
濃縮貯留槽２内に存在する液中の有機物濃度は、濃度センサー２１により継続的にモニターされる。濃度センサー２１から出力される有機物濃度が、制御手段１１における演算部１１Ｂに入力され、演算部１１Ｂがその有機物濃度に対応する反応速度を決定する。演算部１１Ｂで決定された反応速度が閾値（必要な所定の反応速度値）を越えていると、演算部１１Ｂが判断すると、演算部１１Ｂの判断を受けた制御部１１Ｃが制御指令信号を出力して加熱手段５０及び冷却手段５３の駆動を停止させる。加熱手段５０及び冷却手段５３の駆動が停止することにより濃縮貯留槽２から溶媒が蒸発除去されなくなる。加熱手段５０及び冷却手段５３の駆動を停止した状態で、液循環流路における液の循環が継続される。
【００５４】
液循環流路には介在してい反応器３において液中の有機物の分解反応が継続的に行われる。反応器３における有機物の分解反応が進行するにつれて液循環流路中の液における有機物濃度が低下していく。
【００５５】
液循環流路中を循環する液中の有機物濃度の低下と共に反応器３における反応の速度も低下していく。
【００５６】
演算部１１Ｂは、前記したように、濃縮貯留槽２に存在する液に存在する有機物の濃度を、濃度センサー２１を通じてモニターしている。演算部１１Ｂが、濃縮貯留槽２中の液における有機物濃度が閾値よりも低いと判断すると、制御部１１Ｃから制御指令信号が出力されて排気ポンプ１２の駆動が再開される。
【００５７】
加熱手段５０及び冷却手段５３の駆動により、前述したのと同様にして、濃縮貯留槽２内の液における溶媒を蒸発除去する。溶媒を蒸発除去していき、濃縮貯留槽２内の液における有機物濃度が所定の閾値を越えると、制御部１１Ｃから出力される制御指令信号により加熱手段５０及び冷却手段５３の駆動が停止する。
【００５８】
以上のように、濃縮貯留槽２内の液中の溶媒を蒸発除去することの繰り返し、及び反応器３による有機物の継続的な分解反応により、濃縮貯留槽２内の液量が減少するとともに、廃液中に当初に存在していた有機物の含有量が低下する。濃縮貯留槽２内の液量を最小液量検出器１０Ｂが検出すると、制御部１１における演算部１１Ｂは、制御指令信号を出力して、三方切替弁２０を切り替えて第２移送流路９の途中と希釈槽３２に結合された排出路２２とを連通状態にし、同時に又は引き続いて開閉弁３４を開放状態にする。そうすると、濃縮貯留槽２内の液が第１移送流路８、反応器３、第２移送流路９の途中まで、及び排出路２２を経由して希釈槽３２に移送し、同時に又は引き続いて溶媒貯留槽５２内に貯留されている溶媒例えば水を配管３３を通じて希釈槽３２に移送する。希釈槽においては、廃液中の有機物が分解されることにより有機物の含有量の低減した液と溶媒とが混合されることになるので、残留した、或いは分解後に生成したところの、含有量の低減した有機物が溶媒により希釈されるので、有機物濃度の低減した溶液が形成される。
【００５９】
その結果、この有機物濃度低減装置によると、一定容積の廃液中に存在する有機物が反応器３により分解されてしまうので、この一定容積の液中に存在する有機物の残留量がきわめて少なくなり、少ない残留量の有機物と廃液から蒸発除去することにより貯留された溶媒とを混合するから、前記廃液とほぼ同じ容積に含まれる有機物の濃度が小さくなる。つまり、この有機物濃度低減装置は、新たに用意する溶媒で廃液を希釈して有機物濃度を低減させるのではないから、溶媒コストの低減を図ることができ、しかも環境に悪影響を与える濃度以下の濃度に有機物濃度を希釈することができる。
【００６０】
濃縮貯留槽２内の液が十分に少なく成った後には、廃液供給路５から濃縮貯留槽２に廃液を供給し、最初の処理工程に戻る。
【００６１】
なお、上述した有機物濃度低減装置は、一例であり、この発明の範囲内で種々の設計変更をすることができることは言うまでもないことである。
【００６２】
例えば、濃縮貯留槽２内に濃度センサー２１を配設しているが、この濃度センサー２１と共に、又はこの濃度センサー２１に代えて、第２移送流路９における反応器３と三方切替弁２０との間又は三方切替弁２０の出口側に第２濃度センサー２１を設けても良い。このように二種の濃度センサーを設けるのは、反応器３で得られる反応生成液中の有機物濃度と濃縮貯留槽２内における液中の有機物濃度とが相違することがあるからである。
【００６３】
また、希釈槽３２に投入される液は、反応器３から導出される反応生成液に限定されず、濃縮貯留槽２内から導出される液であっても良い。希釈槽３２に投入される液が濃縮貯留槽２内の液であるときには、第２移送流路８の途中に、希釈槽３２に接続された分岐管を結合するのが、良い。
【００６４】
＜反応促進装置／その２＞
図７は、この発明に係る反応促進装置の他の例を示す。図７に示されるように、この反応促進装置６０は、第１段反応器６１−１と第１段濃縮貯留槽６２−１とを備える第１段濃縮装置６３−１と、第２段反応器６１−２と第２段濃縮貯留槽６２−２とを備える第２段濃縮装置６３−３と、以下同様にして第ｎ段濃縮装置６３−ｎとを備える。
【００６５】
第１段濃縮装置６３−１における第１段反応器６１−１には、要処理液を貯留する処理液貯留槽６４から要処理液例えば廃液を第１段反応器６１−１に移送する第１段移送流路６５−１が接続されている。この第１段移送流路６５−１には、第１段開閉弁６６−１が設けられ、図示しない制御手段から出力される制御指令信号により開閉動作が制御される。第１段反応器６１−１は、図１に示される反応器３と同様の構成を有してなり、処理液貯留槽６４から移送されて来る要処理液を光触媒で分解可能に形成される。第１段濃縮貯留槽６２−１には、第１段配管６７−１を介して第１段溶媒貯留槽６８−１が接続され、また第１段濃縮貯留槽６２−１内に貯留される処理済み液を加熱する加熱手段（図示せず。）が設けられる。この第１段溶媒貯留槽６８−１には、前記第１段配管６７−１を介して前記第１段濃縮貯留槽６２−１から移送されてきた溶媒蒸気を冷却する冷却手段（図示せず。）が設けられる。
【００６６】
この第２段濃縮装置６３−２は、基本的には、第１段濃縮装置６３−１と同様の構成を有する。
【００６７】
即ち、第２段反応器６１−２には、前記第１段濃縮貯留槽６２−１中の液を第２段反応器６１−２に移送する第２段移送流路６５−２が接続されている。この第２段移送流路６５−２には、第２段開閉弁６６−２が設けられ、図示しない制御手段から出力される制御指令信号により開閉動作が制御される。第２段反応器６１−２は、図１に示される反応器３と同様の構成を有してなり、第１段濃縮貯留槽６２−１から移送されて来る液を光触媒で分解可能に形成される。第２段濃縮貯留槽６２−２には、第２段配管６７−２を介して第２段溶媒貯留槽６８−２が接続され、また第２段濃縮貯留槽６２−２内に貯留される液を加熱する加熱手段（図示せず。）が設けられる。この第２段溶媒貯留槽６８−２には、前記第２段配管６７−２を介して前記第２段濃縮貯留槽６２−２から移送されてきた溶媒蒸気を冷却する冷却手段（図示せず。）が設けられる。
【００６８】
この第１段濃縮装置６３−１における第１段濃縮貯留槽６２−１には、第１段反応器６１−１によって要処理液中の有機物が分解処理されて生じた反応生成液である処理済み液が貯留される。この第１段濃縮貯留槽６２−１に貯留される処理済み液には、要処理液中の有機物が全て完全に分解されたわけではなく、未分解の有機物がまだ含有されている。したがって、第２段反応器６１−２から見ると、この第１段濃縮貯留槽６２−１に貯留される処理済み液は、要処理液となる。
【００６９】
また、前記第１段反応器６１−１は第２段反応器６１−２に対して前段反応器となり、第２段反応器６１−２は後段反応器である。同様に、第１段濃縮貯留槽６２−１は第２段濃縮貯留槽６２−２に対して前段濃縮貯留槽であり、第２段濃縮貯留槽６２−２は後段濃縮貯留槽となる。
【００７０】
第３段濃縮装置６３−３は、第２段濃縮装置６３−２と同様に、第２段濃縮貯留槽６２−２に貯留された処理済み液を要処理液としてこの中に含まれる有機物を光触媒で分解する第３段反応器６１−３と、第３段反応器６１−３により生成した処理済み液を貯留し、処理済み液中の溶媒を蒸発除去するための第３段濃縮貯留槽６２−３とを備える。
【００７１】
前記第２段濃縮貯留槽６２−２と第３段反応器６１−３とは、第３段開閉弁６６−３を装着する第３移送流路６５−３で結合され、第３段開閉弁６６−３を開放状態（連通状態）にすることにより、第２段濃縮貯留槽６２−２に貯留されている処理済み液を要処理液として第３段反応器６１−３に供給することができるようになっている。
【００７２】
第３段濃縮貯留槽６２−３には、前記第１段濃縮貯留槽６２−１及び第２段濃縮貯留槽６２−２と同様に、第３段配管６７−３を介して第３段溶媒貯留槽６８−３が接続され、また第３段濃縮貯留槽６２−３内に貯留される液を加熱する加熱手段（図示せず。）が設けられる。この第３段溶媒貯留槽６８−３には、前記第３段配管６７−３を介して前記第３段濃縮貯留槽６２−３から移送されてきた溶媒蒸気を冷却する冷却手段（図示せず。）が設けられる。
【００７３】
以後同様にして、第１段濃縮装置６３−１，第２段濃縮装置６３−２及び第３段濃縮装置６３−３と同様の構造を有するところの第４段濃縮装置、第５段濃縮装置、・・・及び第ｎ段濃縮装置が設けられる。
【００７４】
このようにｎ段の濃縮装置を備えて成る反応促進装置６０は、次のように作用する。なお、この反応促進装置６０における開閉弁等は制御手段により自動制御されるのであるが、場合によっては制御手段を省略して手動で運転可能とすることもできる。
【００７５】
要処理液である例えば工場廃水を処理液貯留槽６４に貯留する。次いで、それまで閉鎖状態であった第１段開閉弁６６−１を開放状態にする。処理液貯留槽６４から第１段反応器６６−１に第１段移送流路６５−１を通じて要処理液が移送される。第１段反応器６６−１にて、供給される要処理液中の有機物が光触媒により分解される。
【００７６】
第１段反応器６６−１においては、要処理液が流入し、かつ流出するまでの間要処理液が流通状態にある。つまり、第１段反応器６６−１はバッチ式反応器ではなく、流通式反応器である。
【００７７】
第１段反応器６６−１内を要処理液が流通する間に、光触媒に接触する要処理液中の有機物の一部が分解される。第１段反応器６６−１から流出する液は、未分解の有機物を含んだ処理済み液となって、第１段移送流路６５−１を通じて第１段濃縮貯留槽６２−１に移送される。
【００７８】
第１段濃縮貯留槽６２−１では、第１段排気ポンプ７０−１を駆動することにより第１段濃縮貯留槽６２−１及び第１段溶媒貯留槽６８−１の内部を減圧にすると共に、図示しない加熱手段を駆動することにより第１段濃縮貯留槽６２−１内に貯留されている処理済み液を加熱すると、処理済み液内の溶媒が蒸発気化し、気化した溶媒蒸気が第１段移送流路６７−１を通じて第１段溶媒貯留槽６８−１に至り、第１段溶媒貯留槽６８−１内に装備されている冷却手段により溶媒蒸気が冷却され凝結して溶媒が液体となって第１段溶媒貯留槽６８−１内に貯留される。
【００７９】
第１段溶媒貯留槽６８−１内に貯留される処理済み液の量に対してどのくらいの割合の溶媒を蒸発除去するべきかは、要処理液の種類、その容積、要処理液中の有機物の量、第１段反応器６１−１中を流通する要処理液の流通速度、及び第１段反応器６１−１による有機物の分解処理能力等に応じて適宜に決定される。例えば、図９に示されるように、処理液貯留槽６４に貯留される要処理液における有機物の濃度が濃度Ａであり、第１段反応器６１−１を通過することにより第１段濃縮貯留槽６２−１に貯留されるに至った処理済み液中の有機物の濃度が濃度Ｂに成ったとすると、第１段濃縮貯留槽６２−１においては、その処理済み液中の有機物の濃度が濃度Ａに成るように、処理済み液から所定量の溶媒を蒸発除去するのが良い。
【００８０】
かくして第１段濃縮貯留槽６２−１にて濃縮された処理済み液は、要処理液として第２段濃縮装置で処理される。
【００８１】
つまり、第１段濃縮貯留槽６２−１から要処理液が第２段移送流路６５−２を介して第２段反応器６１−２に移送される。第２段反応器６１−２では、流通する要処理液が光触媒により有機物を分解する。第２段反応器６１−２を通過した液は、処理済み液として第２段濃縮貯留槽６２−２に貯留される。
【００８２】
この第２段濃縮貯留槽６２−２においては、前記第１段濃縮貯留槽６２−１におけるのと同様にして、第２段濃縮貯留槽６２−２に貯留されている処理済み液から溶媒が蒸発除去される。
【００８３】
第２段濃縮貯留槽６２−２における処理済み液中の有機物の濃度は、図９に示されるように、例えば濃度Ｂとなっているが、濃縮により例えば濃度Ａとなるように溶媒を蒸発除去するのがよい。
【００８４】
濃度Ａと成った処理済み液を要処理液として第３段濃縮装置６３−３で処理をする。処理は、第１段濃縮装置６３−１及び第２段濃縮装置６３−２におけるのと同様である。
【００８５】
以後、同様の操作を繰り返すと、各段における反応器においては、要処理液中の有機物濃度が常に高く設定されるので、光触媒よる分解反応が濃度低下による遅延を招来することがなく、常に早い反応速度で分解反応が進行することになる。
【００８６】
このように、この発明に係る反応促進装置は、要処理液中の有機物を分解する前段反応器、及び前段反応器により分解処理された処理済み液中の溶媒を除去することにより処理済み液中の有機物の濃度を高める前段濃縮貯留槽を備えた前段濃縮装置と、前記前段濃縮貯留槽内の濃縮された処理済み液を要処理液として前段反応器でそれに含まれる有機物を分解する後段反応器、この後段反応器で分解処理された処理済み液中の溶媒を除去することにより有機物濃度を高める後段濃縮貯留槽を備えた後段濃縮装置とを複数組み合わせてなるので、各段における反応器においては、分解反応を迅速に進行させるに十分な有機物濃度を有する要処理液が供給されるので、有機物濃度が希薄に成ってしまうことにより要処理液の分解処理速度の低下がなく、要処理液の処理速度を高めることができる。
【００８７】
図８を参照しながら以上に説明した反応促進装置においては、各段の濃縮装置でバッチ式で要処理液が処理されている。つまり、各段毎に移送流路に開閉弁を設けることにより、各段の濃縮貯留槽において処理済み液を直ちに後段の反応器に移送することをせずに、各段の濃縮貯留槽において処理済み液を濃縮し、所定の濃度に到達した後に移送流路における開閉弁を開放状態にすることにより、前段の濃縮貯留槽から後段の反応器に、所定の高い有機物濃度に調整された処理済み液を要処理液として、移送している。
【００８８】
この発明に係る反応促進装置においては、各段における濃縮貯留槽における濃縮操作をバッチ式で行う代わりに、連続流通式に濃縮操作を行うこともできる。
【００８９】
例えば、処理液貯留槽６４と第１段反応器６１−１及び第１段濃縮貯留槽６２−１とを連結する第１段移送流路６５−１に介装する開閉弁６６−１の代わりに、流量調整弁を装着し、同様に前段における濃縮貯留槽から後段の反応器に液を供給する移送流路に配設する開閉弁の代わりに流量調整弁を装着することにより、処理液貯留槽から第ｎ段濃縮貯留槽６２−ｎまで液が滞留することなく流通するように反応促進装置を構成しても良い。
【００９０】
又別に、前記流量調整弁を設ける代わりに、各段における反応管に要処理液を送り込む移送流路の配管径を注意深く調整することにより反応管に移送さっる要処理液の流通速度を調整するようにしてもよい。このようにすると開閉弁を省略することができ、装置構成の簡略化を図ることができる。
【００９１】
このような反応促進装置は流通式反応促進装置とも言える。この流通式反応促進装置においては、溶媒貯留槽に要処理液を供給するという作業を済ませるだけで、要処理液中の有機物を分解する反応を促進することができ、いとも簡単な装置構成となる。
【００９２】
＜有機物濃度低減装置／その２＞
この発明に係る一例としての有機物濃度低減装置を、図７を参照しながら、説明する。
【００９３】
図７に示されるように、この有機物濃度低減装置は、前述した反応促進装置を組み込んで成る。即ち、この有機物濃度低減装置８０は、前記反応促進装置６０と、第ｎ段濃縮貯留槽６２−ｎから第ｎ段移送流路８１を介して移送される処理済み液と溶媒とを混合する希釈槽８２と、反応促進装置６０における第１段溶媒貯留槽６８−１、第２段溶媒貯留槽６８−２、・・・及び第ｎ段溶媒貯留槽６８−ｎから溶媒を前記希釈槽８２に導出する溶媒導出路８３とを備えて成る。
【００９４】
このような構成を有する有機物濃度低減装置８０においては、反応促進装置６０の運転により第ｎ段濃縮貯留槽６２−ｎには、第ｎ段反応器６１−ｎによって例えば処理液貯留槽６４に投入された要処理液における有機物濃度よりも遥かに低い濃度を有する処理済み液が貯留される。しかもこの第ｎ段濃縮貯留槽６２−ｎでは、その処理済み液から溶媒を蒸発除去して濃縮する。したがって、最終的にこの第ｎ段濃縮貯留槽６２−ｎに貯留される処理済み液における有機物濃度は大きくなり、かつ処理済み液の容積が小さく成っている。また、一方、第１段溶媒貯留槽６８−１、第２段溶媒貯留槽６８−２、・・・第ｎ段溶媒貯留槽６８−ｎには、溶媒が貯留される。
【００９５】
第１段から第ｎ段までの溶媒貯留槽６８−１〜６８−ｎに貯留される溶媒の総量と、第ｎ段濃縮貯留槽６２−ｎに貯留される処理済み液の量との合計は、理論的には、処理液貯留槽６４に投入された要処理液の総量に等しく成るはずである。また、第ｎ段濃縮貯留槽６２−ｎには、前記したように、例えば処理液貯留槽６４に投入された要処理液における有機物濃度に近い濃度を有する容積の小さな処理済み液が貯留されている。そこで、この第ｎ段濃縮貯留槽６２−ｎに貯留されている、濃縮された処理済み液と第１段から第ｎ段までの溶媒貯留槽６８−１〜６８−ｎに貯留される溶媒の全量又は適宜量とを希釈槽８２に導入し、ここで混合する。そうすると、希釈槽８２内では、濃縮された処理済み液が大量の溶媒で希釈されてその濃度が低減する。この場合、希釈に使用される溶媒は、新たに用意される大量の溶媒ではなく、理論的には、処理液貯留槽６４に投入された要処理液における溶媒の総量にほぼ等しい。
【００９６】
つまり、この発明に係る有機物濃度低減装置によると、要処理液における有機物の分解反応を迅速に行うことができ、要処理液中に含まれている有機物の含有量を低減させると共に溶媒を分離するので有機物濃度の高い処理済み液を調製し、この処理済み液を分離した溶媒で希釈するので、別途に希釈溶媒を使用することなく、低減された有機物濃度の液を調製することができる。
【００９７】
＜有機物濃度低減装置の応用＞
この発明に係る有機物濃度低減装置は、種々の分野に応用することができる。前記例に係る有機物濃度低減装置は、要処理液である廃液中の有機物を反応器中の光触媒により分解する装置構成として説明されているが、廃液の代わりに、光触媒により分解可能な物質を含有する液又はガスであれば、この発明に係る有機物濃度低減装置を使用してその液中の物質を希釈することができる。例えば、この有機物濃度低減装置に適用可能な廃液として、(1)再処理高中レベル放射性廃液即ち各種の核分裂生成物イオンを含有する硝酸水溶液、(2)河川、湖沼、及び海洋等の環境水、工業用水、農業用水、上水、染色廃水、食品廃水並びに製紙廃水等、(3)屎尿、浄化槽汚泥等の屎尿系汚水、(4)廃棄物埋め立て処分場で浸出する浸出水、(5)電子部品製造工場等から流出する過酸化水素含有液、(6)半導体の洗浄により発生する洗浄廃液、(7)家庭雑廃水（排水）、(8)畜産排水、(9)病院、医学に関する研究所、又は医療機器を使用する家庭から排出される医療廃液等を挙げることができる。
【００９８】
特に、人工透析装置から定期的に排出される透析廃液をこの有機物濃度低減装置で処理すると、河川等に放流可能なＢＯＤ濃度又はＣＯＤ濃度にまで有機物の濃度を低下させることができる。しかもこの発明に係る有機物濃度低減装置を使用すると、新たな希釈溶媒を別途に用意する必要が全くないので、透析廃液処理コストの低減を図ることができる。
【００９９】
次に、この有機物濃度低減装置を前記透析廃液処理装置として利用する場合につき、説明する。
【０１００】
例えば所定のベッド数を備えた病院では、例えば午前及び午後に定期的に人工透析治療を実施することにより一定量の透析廃液が発生する。例えば、２０床のベッド数を有する透析治療病院においては、２０人の透析患者が透析治療を受けるのであるが、その場合、1日あたり約８９００リットルの透析液廃液が排出され、また６０床のベッド数を有する透析治療病院においては、６０人の透析患者が透析治療を受けるのであるが、その場合、１日あたり約２７０００リットルの透析液廃液が排出される。いずれの規模の透析治療病院においても、毎日排出されるこれら一定量の透析廃液を収集し、この透析廃液をこの発明に係る有機物濃度低減装置で処理する。なお、透析廃液には、人体からの移動物質としてクレアチニン及び尿素等を含有する。
【０１０１】
ここで、透析廃液の全量をＸ（単位は重量）とし、図１に示すように、この有機物濃度低減装置を動作させることにより溶媒貯留槽５２に最終的に残留する溶媒の量をＹ（単位は重量）とすると、収集した透析廃液全量をこの有機物濃度低減装置で処理することにより溶媒濃縮貯留槽２内に残留する液の重量をＺとする。また前記Ｘの透析廃液をこの有機物濃度低減装置で処理した結果、濃縮貯留槽２に残留する液における有機物例えばブドウ糖の濃度をＣとする。
【０１０２】
人工透析装置から排出される透析廃液を河川に放流可能にするためには、日本の下水道法によると、下水放流用の処理液中の有機物によるＢＯＤが例えば６００ｐｐｍ以下にしなければならず、また、水質汚濁防止法によると、河川放流用の処理液中の有機物濃度が例えば２０ｐｐｍ以下にしなければならない。
【０１０３】
したがって、透析廃液処理装置として使用される有機物濃度低減装置においては、以下の関係式(1)を満たす有機物濃度（ＢＯＤ）と成るように反応器の規模、光触媒の種類及び量、排気ポンプを駆動することによる透析廃液から除去する水の量、液循環流路中を循環する液の流通速度等が決定される。
【０１０４】
Ｃ×Ｚ／（Ｙ＋Ｚ）＜２０ｐｐｍ      ・・・(1)
なお、Ｘ、Ｙ及びＺには、Ｘ＝Ｙ＋Ｚなる関係式が成立している。
【０１０５】
この透析廃液処理装置の一具体例を、図７に示す。なお、図９において図１〜図５に示される符号と同じ符号で示される部材乃至要素は、図１〜５に示されるものと同じものを示す。
【０１０６】
図９において、４０で示すのは透析廃液処理装置全体を示し、３６で示すのは温度センサーであり、３７で示すのは液量検出器であり、３８で示すのは加熱手段の一例であるヒータであり、３９で示すのは冷却手段の一例である冷却管である。
【０１０７】
この透析廃液処理装置４０においては、溶媒貯留槽５２に温度センサ３６及び液量検出器３７が装備され、濃縮貯留槽２にヒータ３８が装備されているので、濃縮貯留槽２内の液（当初は透析廃液であるが、この透析廃液処理装置４０による処理を行うにつれて廃液が濃縮されて濃縮廃液となる。）を濃縮するときには、制御手段１１により制御することにより前記ヒータ３８に通電して液から水の蒸発除去を容易にする。溶媒希釈槽３１には温度センサー３６及び液量検出器３７が付設されているので、溶媒希釈槽３１内に貯留される溶媒としての水の量を液量検出器３７で検出することにより溶媒貯留槽５２内に貯留される水の量をモニターすることができ、希釈槽３２における希釈タイミングを容易に制御することができる。
【実施例】
【０１０８】
この実施例においては、透析廃液の代わりにブドウ糖を含有する透析液を要処理流体とした。透析液はその成分が明確であるからモデルとして透析液を透析廃液と見立てた。
【０１０９】
図９に示されるのと同様の透析廃液処理装置を組み立てた。この場合、反応器３の仕様は、以下のとおりである。
流量：１ｋｇ／ｈ、
光照射手段：３０Ｗの紫外線ランプ、
有機物分解能力：５００ｐｐｍ×ｋｇ／ｈ
単価：２０００００円
透析廃液とみなした透析液の条件は、以下のとおりである。
ＢＯＤ値：１８００ｐｐｍ
排出量：３７５ｋｇ／ｈ
（比較例１）
３７５本の前記反応器３を用意し、各反応器３に前記流量で前記透析液を流通させる。３７５本の反応器３に透析液３７５ｋｇを１時間で流通完了させる。この反応器３における流通を「パス」と称することがある。この反応器３におけるパスを６回繰り返すと、各パス毎のＢＯＤ値が表１に示すようになる。
【０１１０】
【表１】
2005007388.tif 000003
【０１１１】
比較例とするこの例においては１８００ｐｐｍのＢＯＤ値を有する透析液を反応器３で処理すると、１１ｐｐｍのＢＯＤ値を有する透析液とするのに６パスを必要とする。
【０１１２】
この比較例においては、４回目のパスでは分解量が１９６ｐｐｍに低下してしまう。また、６回パスまでの反応器３における電力消費量は、３７５本×６パス×３０ｗの掛け算により、６７．５ＫＷとなる。
【０１１３】
（実施例１）
前記比較例１におけるのと同様の反応器３を使用した。２パスの後に透析液を濃縮してその容積を５０％にする。その５０％濃縮透析液を反応器３にさらに５パスする。各パスごとのＢＯＤ値が表２に示すようになる。
【０１１４】
【表２】
2005007388.tif 000004
【０１１５】
この実施例においては、濃縮操作を２パスの後に１回行う。各パスごとに濃縮操作を行わなかったのは、実験操作、実験時間を合理化してわずかの実験操作及び実験時間をもって全体的結果を得ようと企図したからである。
【０１１６】
上記表２の結果につき、以下のように考察することができる。すなわち、１８００ｐｐｍの透析液を３７５本の反応器３に通過させると１回目のパスでの分解量は５００ｐｐｍであり、２回目のパスでの分解量も５００ｐｐｍである。このことは、反応器３での反応は２回とも反応速度が阻害されていないことを示す。また、前記比較例１においても反応器３での反応は２回とも反応速度が阻害されていないことが理解できる。
【０１１７】
この実施例１においては、２回パスの透析液を濃縮してその容積を１／２にする。そうすると容積の半減された透析液中のＢＯＤは１６００ｐｐｍとなる。つまりブドウ糖の濃度が１６００ｐｐｍにまで上昇した透析液が得られる。この透析液を反応器３にパスさせると、第３回目パスの透析液及び第４回目パスの透析液はその分解量がいずれも５００ｐｐｍである。一方、比較例１においては、濃縮して容積を減少させる操作を行わないのであるが、その場合、３パス目の分解量は５００ｐｐｍであるが、４パス目の分解量が１９６ｐｐｍに低下している。このことは、透析液の溶媒である水を除去して透析液の容積を半減させることによりブドウ糖の濃度の上昇した透析液を、反応器３で光触媒による分解を行うと、その分解速度はさらに２パスにおいても低下することがなかったと理解することができる。
【０１１８】
このような実験に基づくと、例えば、前記実施例１においては２パスの後に濃縮操作が行われたのであるが、３パス後、４パス後等の各パスごとに透析液中の溶媒例えば水を除去してブドウ糖の濃度を常に高く維持しつづけると、透析液中のブドウ糖の分解速度は阻害されることなく一定又は一定以上に高めることができる。故に、有機物含有の要処理液体を濃縮し続けることにより、本願発明の目的である短時間の内に、また低廉なコストで透析液中のブドウ糖を低減させることができる。
【０１１９】
また、濃縮操作により透析液から分離された水をすべて貯留しておき、例えばこの実施例１における７パス後の透析液を前記の分離された水で希釈すると、一挙に、低ＢＯＤ値の透析液を得ることができ、河川に放流可能な廃液として扱うことができる。
【０１２０】
前記実施例１における反応器３の電力消費量は、５０．７ＫＷ（＝１６９０本×３０Ｗ）である。したがって、この実施例１は比較例１に比べて電力消費量が少なくて工業的であると結論することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】図１は、この発明の一実施例である反応促進装置を示す概略ブロック図である。
【図２】図２は、この発明の一実施例である反応促進装置における反応器の概要を示す概略説明図である。
【図３】図３は、濃縮装置の一例を示す概略説明図である。
【図４】図４は、この発明の一実施例である有機物濃度低減装置を示す概略ブロック図である。
【図５】図５は、この発明の一実施例である有機物濃度低減装置における制御手段を示す概略ブロック図である。
【図６】図６は、この発明の一実施例である有機物濃度低減装置によって濃縮されていく液に含まれる有機物の濃度と反応速度との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、この発明に係る反応促進装置の一例及びそれを組み込んで成る有機物濃度低減装置の一例を示す概略説明図である。
【図８】図８は、図７で示される反応促進装置における各段の濃縮貯留槽における処理済み液の濃度の概略を示すグラフである。
【図９】図９は、この発明の有機物濃度低減装置を透析廃液処理装置としたときの一例を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１・・・反応促進装置、２・・・濃縮貯留槽、３・・・反応器、
４・・・液循環手段、５・・・廃液供給路、６・・・タンク、
７・・・排気路、８・・・第１移送流路、９・・・第２移送流路、
１０・・・液面計、
１０Ａ・・・最大液量検出器、１０Ｂ・・・最小液量検出器、
１１・・・制御手段、１１Ａ・・・メモリー、１１Ｂ・・・演算部、
１１Ｃ・・・制御部、１２・・・排気ポンプ、１３・・・外側筒体、
１４・・・内側筒体、１５・・・光触媒、１６・・・光照射手段、
１７・・・光触媒充填空間、１８・・・液導入口、１９・・・液導出口、
２０・・・三方切替弁、２１・・・濃度センサー、２２・・・排出流路、
３０・・・有機物濃度低減装置、３２・・・希釈槽、
３３・・・配管、３４・・・開閉弁、３５・・・放出路、
３６・・・温度センサー、３７・・・液量検出器、
３８・・・加熱手段例えばヒータ、３９・・・冷却手段、
４０・・・透析廃液処理装置、５０・・・加熱手段、５１・・・配管、
５２・・・溶媒貯留槽、５３・・・冷却手段、５４・・・排気管、
５５・・・排気ポンプ、６０・・・反応促進装置、
６１−１・・・第１段反応器、６１−２・・・第２段反応器、
６１−３・・・第３段反応器、６１−ｎ・・・第ｎ段反応器、
６２−１・・・第１段濃縮貯留槽、６２−２・・・第２段濃縮貯留槽、
６２−３・・・第３段濃縮貯留槽、６２−ｎ・・・第ｎ段濃縮貯留槽、
６３−１・・・第１段濃縮装置、６３−２・・・第２段濃縮装置、
６３−３・・・第３段濃縮装置、６３−ｎ・・・第ｎ段濃縮装置、
６４・・・溶媒貯留槽、６５−１・・・第１段移送流路、
６５−２・・・第２段移送流路、６５−３・・・第３段移送流路、
６５−ｎ・・・第ｎ段移送流路、６６−１・・・第１段開閉弁、
６６−２・・・第２段開閉弁、６６−３・・・第３段開閉弁、
６７−１・・・第１段配管、６７−２・・・第２段配管、
６７−３・・・第３段配管、６７−ｎ・・・第ｎ段配管、
６８−１・・・第１段溶媒貯留槽、６８−２・・・第２段濃縮貯留槽、
６８−３・・・第３段濃縮貯留槽、６８−ｎ・・・第ｎ段濃縮貯留槽、
８０・・・有機物濃度低減装置、８１・・・移送流路、８２・・・希釈槽
【図１】
2005007388.tif 000005
【図２】
2005007388.tif 000006
【図３】
2005007388.tif 000007
【図４】
2005007388.tif 000008
【図５】
2005007388.tif 000009
【図６】
2005007388.tif 000010
【図７】
2005007388.tif 000011
【図８】
2005007388.tif 000012
【図９】
2005007388.tif 000013